ạ Hệ enzyme ARN polymerase ở Ẹ coli
ARN polymerase có nhiệm vụ tổng hợp ARN, hoạt động giống nh− ADN polymerase, tức phải có trình tự khuôn mẫu, nucleotid triphotphate (ATP, UTP, GTP, CTP) và ion Mg2+, nh−ng không cần đoạn mồị
ARN polymerase của Ẹ coli là một trong những enzyme lớn nhất trong tế bào, chứa ít nhất 6 tiểu đơn vị polypeptide, bao gồm 2 tiểu đơn vị α, một tiểu đơn vị β, một tiểu đơn vị beta prime (β’), 1 tiểu đơn vị ω, và 1 tiểu đơn vị σ. Năm tiểu đơn vị α, α,β, β’, ω liên kết chặt chẽ với nhau tạo thành lõi enzyme có khả năng tổng hợp ARN từ ADN nh−ng không có khả năng nhận diện vị trí khởi đầu của một gen. Tiểu đơn vị σ là tiểu đơn vị cần thiết cho khởi đầu phiên mã ở điểm bắt đầu của một gen và liên kết với lõi enzyme tạo thành holoenzyme nh−ng không cần thiết cho giai đoạn kéo dài và đ−ợc giải phóng khỏi phức hệ sau khi giai đoạn khởi đầu kết thúc. Phần enzyme đ−ợc giữ lại di chuyển dọc theo ADN, đ−ợc gọi là lõi enzyme và có cấu trúc α2ββ’ω. ở Ẹ coli, ARN polymerase có thể tổng hợp ARN với tốc độ khoảng 40 Nu/1 giây ở 370C. Enzyme có cấu trúc không phải hình cầu với s−ờn bên phải nhô ra một kênh hình trụ. Kích th−ớc của kênh đ−ợc giả thuyết rằng nó có thể liên kết với 16bp của ADN. Toàn bộ enzyme liên kết với một vùng ADN khoảng 60bp.
Hình 3.1 : Sơ đồ phức hệ ARN-polymerase của Ẹ coli
ARN polymerase liên kết với ADN theo 2 b−ớc:
. B−ớc thứ nhất, enzyme liên kết với promoter: ở vi khuẩn, promotor cùng với nhân tố σ điều khiển sự phiên mã th−ờng xuyên của một gen. Ví dụ σ70 tham gia quá trình khởi đầu phiên mã của enzyme “giữ nhà”, những gen này biểu hiện ở mọi thời điểm để duy trì sự trao đổi chất, cấu trúc tế bào, và do đó khởi đầu quá trình tổng hợp mARN từ một nhóm lớn các gen. Tuy nhiên, có sự thay đổi trong trình tự promotor giữa các gen đ−ợc nhận ra bởi tiểu đơn vị σ70 và sự dao động này ảnh h−ởng tới tần số của khởi đầu phiên mã. Do đó một gen có thể khởi đầu phiên mã mỗi giây một lần nh−ng gen khác lại có tần số là 5 phút. Đây là ý nghĩa cơ bản của cấp độ điều hoà biểu hiện gen trong prokaryotẹ
. B−ớc thứ 2: ADN bắt đầu tháo xoắn ở trình tự (-10) để cho phép kết cặp base trên sợi khuôn và ARN pol xúc tác phản ứng. Tiểu đơn vị σ nhận diện của các trình tự liên ứng, sau đó đ−ợc tháo ra khỏi lõi enzymẹ
Mặc dù hầu hết các ARN pol đều giống nh− ARN pol của Ẹ coli, tức là cấu trúc gồm nhiều tiểu đơn vị, tuy nhiên không phải là tuyệt đối (ARN pol đ−ợc mã hoá ở bacteriophage T3 và T7 là một chuỗi polypeptide đơn và nhỏ hơn nhiều so với các enzyme có nhiều tiểu đơn vị của vi khuẩn, chúng tổng hợp ARN với tốc độ rất nhanh-200Nu/giây ở 370C và nhận ra các trình tự ADN liên kết đặc hiệu của chính chúng).